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LMQ50/10-42A3龙门起重机计算说明书山东拓能重机制造有限公司二零一零年七月目 录目 录i第一章 龙门起重机的设计参数和结构总图1第一节 龙门起重机的设计参数1第二节 金属结构总图2第二章 龙门起重机抗倾覆稳定性计算3第三章 起重小车的计算7第一节 起升机构的计算7第二节 运行机构的计算16第四章 大车运行机构的计算27第一节 大车轮压的计算27第二节 大车车轮的计算31第三节 大车运行机构电机的选择36第五章 LMQ50/10-42m龙门吊金属结构计算38第一节 载荷计算38第二节 主梁内力计算40第三节 主梁强度计算42第四节 主梁刚度计算70第五节 桁架刚性支腿计算73第六节 桁架揉性支腿计算82第七节 大车行走机构框架强度计算90第八节 上轨道强度计算92第九节 电动葫芦轨道强度计算93第十节 主梁下弦杆节与节之间连接接头强度校核98第十一节 支腿与主梁及下横梁连接螺栓强度校核100第十二节 主起升机构底座计算102第十三节 起重钩强度计算105第十四节 各部分销轴计算108第十五节 夹轨器计算115117第一章 龙门起重机的设计参数和结构总图LMQ50/10-42A3龙门起重机适用于工矿企业、铁路、仓库、料场的装卸搬运工作，最大起升质量为50吨，跨距为42m。主要组成有：小车(起升机构、小车运行机构和小车架)，大车运行机构、主梁、支腿和电气设备等部分。第一节 龙门起重机的设计参数整车工作级别A3跨度大车轮距小车轨距小车轮距悬臂长度主钩起重量副钩起重量主钩最大起升高度副钩最大起升高度主钩起升速度副钩起升速度大车行走速度小车行走速度副钩行走速度起重机总质量为，其中金属结构各部件质量为：主梁质量，(不包括悬臂质量为)司机室侧支腿质量无司机室侧支腿质量起升卷扬机质量小车质量横担总成质量大车运行机构总质量司机室质量(包括电气设备)电动葫芦质量牵引卷扬机质量第二节 金属结构总图整个起重机金属结构图见图1，其中主梁为倒三角空间管桁结构，刚性支腿也是空间管桁结构，刚性支腿中间装有司机室，揉性支腿由H型钢、槽钢和无缝钢管焊接而成。图1 龙门吊金属结构图第二章 龙门起重机抗倾覆稳定性计算根据GB3811-83的P9、P10所述，起重机抗倾覆稳定性按表11所列工况在最不利的载荷组合条件下进行，若包括起重机自重在内的各项载荷对倾覆边的力矩之和大于或等于零()则认为起重机是稳定的，计算时规定起稳定作用的力矩符号为正，使起重机倾覆的力矩符号为负；校核起重机抗倾覆稳定性时，龙门起重机属于组(见GB3811-83表9)。工况1：无风静载(悬臂平面，见图2)图2 悬臂平面内整车受力分析图电动葫芦位于悬臂端，起吊额定载荷，其校核倾覆稳定性计算公式为：式中自重和起升载荷的载荷系数(见GB3811-83表11，)a电动葫芦重心到倾覆边的水平距离(m)，b小车、吊钩及横担重心到倾覆边的水平距离(m)，c主梁重心到倾覆边的水平距离(m)，d悬臂重心到倾覆边的水平距离(m)，f起升卷扬机重心到倾覆边的水平距离(m)，h牵引卷扬机重心到倾覆边的水平距离(m)，g重力加速度，所以该工况下，起重机是稳定的。工况2：有风动载(悬臂平面，见图2)电动葫芦在悬臂端起(制)动，工作状态下的最大风力向不利于稳定的方向吹。其抗倾覆稳定性校核计算式为：式中符号含义同前。自重和起升载荷的载荷系数(见GB3811-83表11)，水平惯性力和风力的载荷系数(见GB3811-83表11)，电动葫芦起(制)动引起的物品(包括吊具)和小车本身的水平惯性力纵向作用于桥架和支腿上的风载作用于物品的上的工作状态下最大风载桥架与支腿纵向挡风面积形心高度(m)，电动葫芦行走道轨面高度(m)，所以该工况下，起重机是稳定的。工况3：暴风侵袭(大车行走方向，见图3)图3 非工作状态下暴风侵袭时受力分析图非工作状态的起重机受沿大车行走方向的暴风侵袭，其抗倾覆稳定性校核计算式为：式中符号含义同前风力的载荷系数(见GB3811-83表11，)支腿间的跨距(m)，横向作用于桥架上的风载横向作用于支腿上的风载桥架横向挡风面积形心高度(m) 支腿横向挡风面积形心高度(m) 所以该工况下，起重机是稳定的。第三章 起重小车的计算LMQ50/10-42-A3龙门起重机的小车采用四个车轮支撑(见图4)，主要有主起升滑轮组、小车行走车轮和小车框架组成。图4 小车金属结构图第一节 起升机构的计算起升机构载荷特点：1、物品起升或下降时，在驱动机构上由钢丝绳拉力产生的力矩方向不变，即力矩为单向作用。2、物品悬挂系统由挠性钢丝绳组成，物品惯性引起的附加力矩对机构的影响不大，一般不超过静力矩的10%。3、机构起动或制动时间同稳定运行时间相比是短暂的，因此，可将稳定运动时间的起升载荷作为机构的计算载荷。主起升机构传动简图如图5：图5 主起升系统形式图主要参数如下：额定起升质量： 机构工作级别：最大起升高度： 起升速度：一、钢丝绳的选择：根据起重机的额定起重量，选择两套相同的起升机构，每套起升机构均用单联起升机构滑轮组，倍率均为4，钢丝绳缠绕方式如图6：图6 主起升钢丝绳绕法示意图1、钢丝绳所受最大静拉力：式中符号含义同前，滑轮组倍率，滑轮组效率，查起重机设计手册表3-2-11，所以2、钢丝绳的选择所选择破断拉力应满足下式：式中S绳钢丝绳的破断拉力(N)n绳钢丝绳的安全系数，查GB3811-83表31可知n绳=4.5所以 查钢丝绳产品目录(巨力钢丝绳样本P117)：直径，619S+IWR-22-1770的钢丝绳最小破断力，所以选择该型号钢丝绳满足强度要求。二、滑轮、卷筒的计算1、滑轮、卷筒最小卷绕直径的计算为确保钢丝绳具有一定的安全使用寿命，滑轮、卷筒按钢丝绳中心计算的滑轮、卷筒的缠绕直径按下式计算(见GB3811-83第40页)：式中：按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小卷绕直径(mm)h 系数，查GB3811-83表32可知，卷筒，滑轮由上可知，起升滑轮的最小卷绕直径，卷筒的最小卷绕直径，平衡滑轮直径与起升滑轮直径相同。所以，选用起升滑轮和平衡滑轮的底径 卷筒的底径2、卷筒长度的计算根据所需钢丝绳长度，选用多层卷绕卷筒，见起重机设计手册表3-3-1卷筒长度按下式计算：式中：最大起升高度(m) D卷筒底径(mm) n多层卷绕圈数 m滑轮组倍率 l多层卷绕钢丝绳总长 L卷筒长度(m)取3、卷筒转速最大起升速度()所以 4、卷筒强度计算根据起重机设计手册P230，卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面，压应力按下式计算：式中 卷筒筒壁压应力(Mpa)；钢丝绳最大静拉力(N)；绳槽节距(mm)；卷筒壁厚(mm)；应力减小系数，取多层卷绕系数。查表3-3-4双层卷绕取许用压应力，对钢，为钢的屈服极限。卷筒材质为Q235B，所以所以卷筒强度满足要求。三、电动机的选择根据静功率选择电动机，主起升机构静功率按下式计算：主起升机构静功率(kW)主起升机构的总效率初选与相应的电动机稳态平均功率式中见起重机设计手册P95，选取所以查电动机产品目录初选：电机YZR280S-6，功率55kW，额定转速969 r/min，转动惯量。(重量747kg)四、电动机过载能力校核起升机构电动机过载能力按下式校核：式中 在基准接电持续率时的电动机额定功率(kW) 取H 考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数，取 电动机转矩的容许最大倍数 n电动机台数 所以电动机过载能力满足要求。五、减速器的选择1、传动比式中电动机的额定转速卷筒的转速 所以 根据传动比，电动机功率为，电动机转速为，工作制度，减速器产品目录，选用ZHP4.26EG：传动比，最大静态输出扭矩2、验算减速器输出轴的承受的短暂最大扭矩及最大径向力、减速器输出轴承受的短暂最大扭矩验算式中T钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩(Nm)第二层滚筒直径，起升载荷动载系数，减速器输出轴上容许的最大扭矩，因为 ，所以满足要求。最大径向力的验算式中 卷筒上钢丝绳最大拉力，减速器输出轴上容许的径向载荷，因为，所以满足要求。3、实际起升速度的验算实际起升速度并要求起升速度偏差小于15%，即因为 所以符合要求。六、制动器的选择.起升机构制动器应满足下式：式中 Kz制动安全系数，Tz制动器制动转矩(Nm)查制动器产品目录，选用YWZB400/45型制动器，制动力矩为，因为，所以满足要求。联轴器的选择：根据起重机设计手册97页可知联轴器应满足以下公式：式中 所传扭矩的计算值Nm；联轴器重要程度系数取1.8；角度偏差系数取1.0；按第类载荷高速轴转矩所以 因此选用制动轮联轴器型号为NGCLZ8(ZC85-172/Y65-107)，D0=400mm，额定转矩9000Nm，许用转速1900r/min。转动惯量3.996kgm2，重量104kg。公称转矩为9000Nm1874Nm符合设计。七、起制动时间验算1、起动时间和起动平均加速度验算(1)起动时间式中 n电动机额定转速(r/min)，电动机平均起动转矩取949Nm电动机轴上的静阻力矩，机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量()，按下式计算： 其中电动机转子的转动惯量()，制动轮和联轴器的转动惯量()，大起重量龙门起重机起升机构的起动时间一般控制在0.52s，所以起动时间满足要求。(2)起动加速度的验算龙门起重机起升机构的起动加速度一般应小于，所以起动平均加速度满足要求。2、制动时间和制动平均减速度验算(1)满载下降制动时间验算：式中 满载下降时电动机转速(min-1)，通常取制动器制动转矩(Nm)，取满载下降时制动轴静转矩(Nm)，按下式计算下降时换算到电动机轴上的机构总转动惯量()，按下式计算：大起重量的门式起重机起升机构的制动时间一般应取12s，满足要求。 (2)制动平均减速度验算龙门起重机起升机构的下降减速度一般应小于，所以下降减速度满足要求。第二节 运行机构的计算一、轮压计算本起重机小车的运行方式见下图7，由一台卷扬机通过钢丝绳来拖动小车运行，四车轮无主从轮之分，且四个车轮轮压相同。图7 小车运行方式图满载时小车车轮轮压空载时小车车轮轮压二、电动机的选择1、运行阻力的计算受力简图如图8图8 小车运行钢丝绳受力简图小车稳定运行时钢丝绳的牵引力：(1)运行摩擦阻力小车满载运行的最大摩擦阻力为：式中摩擦阻力系数，近似取0.01(2)满载运行时的最大坡度阻力式中坡度阻力系数，近似取0.002(3)满载运行时的最大风阻力式中 风载系数，取1.2q第类载荷计算风压，小车的迎风面积，物品的迎风面积，、起升绳的僵性和滑轮轴的摩擦引起的阻力式中滑轮阻力系数，取(4)使钢丝绳保持一定垂度所需要的张力式中 q钢丝绳单位长度的自重载荷(N/m)，取 l钢丝绳自由悬垂部分的长度(m)，取下挠度(m)，一般取下分支钢丝绳的牵引力为：式中 滑轮阻力系数，取2、钢丝绳的选择所选择破断拉力应满足下式：式中 n绳钢丝绳的安全系数，查GB3811-83表31可知n绳=4所以 查钢丝绳产品目录(巨力钢丝绳样本P118)：钢丝绳直径，619+FC-14-1570的，所以选择该型号钢丝绳满足强度要求。3、初选电动机驱动轮上的转矩为：式中：牵引卷扬机卷筒效率，取 小车牵引机构效率，取牵引卷扬机半径，取电动机按小车稳定运行时的静功率初选：式中卷筒转速，查电动机产品目录，选择变频电机YVP160L-6，其额定功率，转速，转子转动惯量，最大扭矩倍数三、减速器的选择1、减速器的传动比机构的计算传动比式中：初选运行速度(m/s)，查产品目录，选减速器ZQ50-48.57-4Z型减速器，传动比，当转速为1000r/min时，容许输入功率为12.7 kW。则实际运行速度为2、减速器输入功率验算减速器的计算输入功率为：即，满足要求。四、起动时间和起动平均加速度的计算满载、上坡、迎风时的起动时间式中牵引卷扬机电机额定转速(min-1)， 电动机的平均起动转矩(Nm) 取175Nm满载、上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力矩(Nm)，按下式计算：其中车轮踏面直径(m)，减速器传动比，取机构总转动惯量，其中 电动机转子转动惯量()制动轮和联轴器的转动惯量()小车运行速度(m/s)， k计及其它传动件飞轮矩的影响的系数，折算到电动机轴上可取小车起动时间一般应不超过46s。本计算中起动时间为3.4s，符合要求。平均加速度验算：为了避免过大的冲击及物品摆动，应使起动平均加速度所以符合要求。五、制动器的选择对室外工作的起重小车，制动力矩应满足在满载、下坡、暴风侵袭时，使小车停住的要求。式中：坡道阻力(N)， 非工作状态下最大风压下承受的风阻力(N)，满载运行时最小摩擦阻力(s)且应满足查制动器产品目录，选用YWZ-300/25型制动器，制动力矩，满足要求。六、车轮的计算1、车轮轮压的计算(1)耐久性计算时的等效起升载荷由下式确定：式中 等效静载荷系数，根据等效起升载荷确定车轮的等效轮压P等效，然后再由下式确定车轮的计算轮压式中 根据等效起升载荷算得的轮压，等效冲击系数，取=1载荷变化系数，取(2)强度校核时的计算轮压式中 满载小车最大轮压，动力系数，取1.132、车轮踏面接触疲劳强度因为采用方钢作轨道，所以车轮与轨道呈线接触。线接触的允许轮压：式中 满载小车最大轮压，与材料有关的许用线接触应力常数()，车轮材质为ZG340-640，按起重机设计手册P356表3-8-6选取，D车轮直径(mm)，L车轮与轨道有效接触长度(mm)，转速系数，按起重机设计手册P356表3-8-7选取，工作级别系数，按起重机设计手册P356表3-8-8选取，当HB300时，所以满足要求。七、车轮轴的计算1、疲劳计算(1)轴仅受弯矩作用时的应力式中轴计算截面的弯矩()，计算截面的截面模量()， 式中L车轮两个轴承的间距()，d车轮轴颈()，(2)轴仅受扭矩作用时的应力式中轴计算截面的扭矩()，计算截面的极截面模量() 式中冲击系数，取电机的额定转矩，减速机传动比，减速机传动效率，取扭转剪应力：同时承受弯矩和扭转作用时的计算应力：式中：根据扭转剪应力变化性质而定的校正系数，对称循环变化时，对称循环许用疲劳应力，材料的抗拉强度，耐久限降低系数，查起重机设计手册表3-11-4，安全系数，查表3-11-5，所以满足要求。2、强度计算(1)受纯弯曲时的计算应力其中 式中车轮两个轴承的间距，车轮轴颈，(2)轴受扭矩时的应力式中轴计算截面的扭矩()，计算截面的极截面模量() 式中冲击系数，取电机的额定转矩，减速机传动比，减速机传动效率，取同时受弯曲和扭转作用的计算应力：式中 许用应力，材料的屈服强度(Mpa)，安全系数，查表3-11-5，所以满足要求。第四章 大车运行机构的计算第一节 大车轮压的计算一、起重机单轮最大轮压计算龙门起重机轮压是指大车和小车处于工作状态，而且考虑紧急制动时的工况，本龙门起重机轮压的计算工况取小车满载位于主梁一端，显然这种工况将使龙门起重机产生最大轮压。1、悬臂平面内车轮最大轮压计算计算简图如下图9：图9 悬臂平面内最大轮压计算简图式中大车行走轨面到小车行走轨面的距离(m)，小车起制动惯性力，d悬臂中心线到大车行走轨道中心的距离(m)， e吊钩中心线到大车行走轨道中心的距离(m)，f起升卷扬机到大车行走轨道中心的距离(m)，g牵引卷扬机重心线到大车行走轨道中心的距离(m)，i 电动葫芦重心线到大车行走轨道中心的距离(m)，其它符号含义见第二章。由于大车运行机构结构上相对对称，即主梁两侧的车轮轮压基本相同，所以2、支腿平面内车轮最大轮压计算：计算简图如图10：图10 支腿平面内轮压计算简图作用于支腿上的工作风载(N)作用于主梁上的工作风载(N)作用于小车上的工作风载(N)作用于吊物上的工作风载(N)大车制动时引起满载小车的水平惯性力 (N)大车制动时引起金属结构部分和固定设备的水平惯性力(N)作用重心到大车轨面的距离(m) 作用重心到大车轨面的距离(m) 作用重心到大车轨面的距离(m) 作用重心到大车轨面的距离(m) 则在支腿平面内，单个车轮轮压为本起重机单轮轮压最大值且对于同一台车上的主、从动车轮的轮压基本相等。二、起重机单轮最小轮压计算1、悬臂平面内车轮最小轮压计算起重机单轮最小轮压取小车空载位于跨中起制动，电动葫芦位于悬臂端这种工况计算。计算方法和计算最大轮压相同，计算示意图如图11：图11 悬臂平面内最大轮压计算简图式中，其它符号含义同前。所以2、支腿平面内车轮最小轮压计算：计算方法和最大轮压相同，计算示意图见图10式中其它符号含义同前则在支腿平面内，单个车轮轮压为本起重机单轮轮压最小值且对于同一台车上的主、从动车轮的轮压基本相等。第二节 大车车轮的计算一、车轮的计算轮压车轮踏面疲劳计算载荷按下式计算：式中、为按第一类载荷计算出的大车最大和最小轮压。二、车轮踏面疲劳计算因为选用的轨道型号为QU70，轨道系有凸顶，故车轮与轨道为点接触，车轮直径Dd=700mm，轨顶曲率半径R=400mm，参考起重机设计手册P356，点接触应力按下式计算：式中与材料有关的许用点接触应力常数，车轮材料为ZG50SiMn，取曲率半径，为车轮轴曲率半径()与轨道曲率半径中之大值，所以取由车轮的曲率半径和轨道顶曲率半径之比()确定，取转速系数，取工作级别系数，取所以车轮踏面疲劳计算满足要求。三、车轮轴的计算1、疲劳计算根据起重机设计手册P429-433(1)轴仅受弯矩作用时的应力式中轴计算截面的弯矩()，计算截面的截面模量()，式中车轮两个轴承内端的间距()，轴与车轮的接触长度()，车轮轴颈()，键槽的宽度()，键槽的高度()，(2)轴仅受扭矩作用时的应力式中轴计算截面的扭矩()，计算截面的极截面模量()式中冲击系数，取电机的额定转矩，减速机传动比，减速机传动效率，取式中其余符号同前。轴同时承受弯矩和扭矩作用时的计算应力为：式中 根据扭转剪应力变化性质而定的校正系数，对称循环变化时，对称循环许用疲劳应力，材料的抗拉强度，耐久限降低系数，查起重机设计手册表3-11-4，安全系数，查表3-11-5，所以满足要求。2、强度计算(1)轴仅受弯矩作用时的应力式中轴计算截面的弯矩()，计算截面的截面模量()，式中按第类载荷计算的计算轮压(N)车轮两个轴承的间距()，轴与车轮的接触长度()，车轮轴颈()，键槽的宽度()，键槽的高度()，(2)轴仅受扭矩作用时的应力式中轴计算截面的扭矩()，计算截面的极截面模量() 式中冲击系数，取电机的额定转矩，减速机传动比，减速机传动效率，取式中其余符号同前。同时受弯矩和扭转作用的计算应力：式中： 许用应力(Mpa)，材料的屈服强度(Mpa)，安全系数，查表3-11-5，所以强度满足要求。第三节 大车运行机构电机的选择一、运行阻力的计算运行阻力包括摩擦阻力、运行轨道的坡度阻力和风阻力。1、摩擦阻力的计算式中摩擦阻力系数，近似取0.006 该起重机的总质量，所以2、坡度阻力的计算式中坡度阻力系数，取3、风阻力式中 整个起重机的迎风面积， 吊物的迎风面积， 所以运行阻力二、选取电动机1、电动机的静功率式中起重机的设计运行速度， 电动机台数， 机构传动系数，取2、电动机初选式中考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数，取根据计算额定功率，查MRD电动机产品目录选择三合一变频电动机，型号为KAT127-140-YZPE132S-4-5.5KW-M4，电动机额定功率，转速为，最大转矩倍数，转子转动惯量，电动机额定转矩，减速器传动比则实际运行速度式中：大车车轮踏面直径，满足设计要求。第五章 LMQ50/10-42m龙门吊金属结构计算第一节 载荷计算一、起升载荷与主梁自重的计算小车轮压：或，两者取大值；式中 起升冲击系数，取；起升载荷动载系数，其中v表示额定起升速度， ，所以取；运行冲击系数，其中v表示小车运行速度，h表示轨道接缝处两轨道面的高度差， 取，所以；从上两式可以看出值较大，所以如图12所示，将垂直载荷分解为作用于侧面桁架和水平桁架载荷图12 主梁桁架受力分析图则作用于侧面桁架的载荷为作用于水平桁架的载荷为主梁自重(包括主梁重量、主梁上走台和扶梯重量、起升卷扬机和牵引卷扬机重量，不包括悬臂重量)：，两者取大值；则：主梁自重可以视为均布载荷作用在主梁上，则作用于侧面桁架的均布载荷为： 式中主梁长度(不包括悬臂)， 二、惯性载荷1、大车起制动时，沿大车运行轨道方向，主梁总重产生的惯性力：式中 大车运行速度， 大车起制动时间，取所以计算时，认为此惯性力仅作用于水平桁架，则惯性均布载荷为：2、大车起制动时，沿大车运行轨道方向，小车、横担及吊重产生的水平惯性力通过轮压作用于水平桁架的载荷：3、小车起制动时，垂直于大车运行轨道方向，小车、横担及吊重产生的水平惯性力通过轮压作用于水平桁架的载荷：或 式中小车运行最大速度，小车起制动时间，取最大惯性力，即；三、风载1、沿大车轨道方向，吊重、横担和小车风载，此载荷通过小车轮压作用于水平桁架上，则每个作用点载荷如下：式中风力系数，取 计算风压，取 物品的迎风面积， 所以2、沿大车轨道方向，主梁风载均布于水平桁架，且认为此载荷仅作用于水平桁架，则风载均布载荷为：式中主梁迎风面积，取所以 第二节 主梁内力计算一、主梁内力分析的基本假设对于三角形截面的桁架结构的计算，一般是将一空间桁架分解为平面桁架，然后分别进行内力分析，并假设：(1)作用于水平桁架平面内的载荷均由水平桁架承受。(2)作用于侧面桁架平面内的载荷均由侧面桁架承受。(3)作用于水平桁架平面和侧面桁架相交处的任意方向的力，可将它分解为水平桁架和侧面桁架平面内的分力，分别由水平桁架与侧面桁架承受；(4)水平桁架和侧面桁架共用弦杆的内力按叠加原理叠加。桁架受力分析基于以下假设：1桁架构件中的各杆件属细长杆，各杆件间的连接点(节点)为光滑铰接点。2桁架杆件的重心线与它在桁架中的几何轴线重合。这些轴线受载后仍为直线。3空间桁架可以分解为若干个平面桁架，这些平面桁架的所有杆件在同一平面内。4外载荷可按一定原则等效分解到桁架节点上，移动载荷引起的杆件局部弯曲另行计算。为简化计算，进行主梁强度计算时，暂时不考虑悬臂，因为作为上承式工作的主梁，悬臂自重引起的影响是减少主梁的应力，所以这样的简化为计算趋于安全。水平桁架和侧面桁架均简化为简支梁。计算工况为：小车满载位于主梁最不利位置，大、小车起制动。二、作用于主梁上的载荷(起升质量产生的工作轮压载荷，作用于侧面桁架)；(主梁自重均布载荷，作用于侧面桁架)；(大车起制动，主梁自重产生的惯性力，均布载荷，作用于水平桁架)；(大车起制动，起升质量产生的惯性力，作用于水平桁架)；(小车起制动，起升质量产生的惯性力，作用于水平桁架)；(大车轨道方向起升质量产生的风载，作用于水平桁架)；(沿大车轨道方向，主梁风载均布载荷，作用于水平桁架)；(起升质量产生的工作轮压载荷，作用于水平桁架)。三、附图水平桁架平面和侧面桁架平面内桁架布置示意图如图13，在移动单位载荷作用下，在水平桁架平面内绘出各杆的影响线，如图14；同理绘出侧面桁架平面内杆件的影响线，如图15(因为侧面桁架平面内左右两侧各杆布置对称，所以仅绘出了一半杆件的影响线，另一侧对称相同)。第三节 主梁强度计算一、载荷组合及许用应力1、载荷组合组合1、计算正常工作时的情况，即自重载荷，起升载荷，大车或小车起制动产生的水平惯性载荷(考虑动载系数)组合2、计算正常工作时的情况，即自重载荷，起升载荷、大车或小车起制动产生的水平惯性载荷(考虑动载系数)、工作状态风载组合3、(1)动态试验工况，即自重载荷，动态试验载荷，大车或小车起制动产生的水平惯性载荷(考虑动载系数) (2)静态试验工况，即自重载荷，静态试验载荷2、许用应力、对于所用材料为20钢时，组合1：组合2：组合3： 、对于所用材料为Q345B时，组合1：组合2：组合3：二、上弦杆强度、刚度和稳定性校核1、截面性质计算2、上弦杆强度、刚度及稳定性计算组合1、从桁架影响线图可以看出，对于上弦杆而言(不考虑影响)，当小车一车轮位于8点左侧1.53m，另一车轮位于该点左边1.81m处时，上弦杆7-8内轴力最大且受压，综合考虑的影响，取在该工况下取杆件7-8进行强度校核，(7-8杆长为3.47m)。a、强度校核杆件7-8：图16 桁架顶面内移动单位载荷位于杆件7-8内时内力图(P5)杆件7-8垂直平面局部弯矩为：杆件7-8水平平面局部弯矩为：附加弯矩若不计局部弯曲的影响，其应力为上弦杆材料为Q345B，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知若不计局部弯曲的影响，其应力为材料为Q345B，稳定性满足要求。组合2、在考虑组合1所受基本载荷的前提下，再加入附加载荷，即工作状态的风载和物品受风作用对结构产生的水平载荷。受力分析如组合1，同样选取内力最大的杆件7-8进行强度校核a、强度校核：杆件7-8内轴力：杆件7-8垂直平面集中轮压引起的局部弯矩为：杆件7-8水平平面集中轮压引起的局部弯矩为：附加弯矩若不计局部弯曲的影响，其应力为上弦杆材料为Q345B，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知若不计局部弯曲的影响，其应力为材料为Q345B，稳定性满足要求。组合3、(1)动态试验工况：动态试验载荷：考虑动态试验时的起升载荷系数：则：作用于侧面桁架的载荷为作用于水平桁架的载荷为自重载荷、惯性载荷的数值和组合1相同。如前分析，同样可以选取杆件7-8进行受力计算：a、强度校核：杆件7-8内轴力为：杆件7-8垂直平面局部弯矩为：杆件7-8水平平面局部弯矩为：杆件7-8内最大内应力为若不计局部弯曲的影响，其应力为材料为Q345B，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知若不计局部弯曲的影响，其应力为材料为Q345B，稳定性满足要求。(2)静态试验工况：静态试验载荷：则小车轮压：作用于侧面桁架的载荷为作用于水平桁架的载荷为在静态试验工况时，不考虑起升冲击系数的影响，所以主梁自重可以视为均布载荷作用于桁架，则作用于侧面桁架的均布载荷：式中 主梁长度，a、强度校核杆件7-8内轴力为：杆件7-8垂直平面局部弯矩为：杆件7-8内最大内应力为若不计局部弯曲的影响，其应力为材料为Q345B，所以强度满足要求。b、刚度校核，杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知若不计局部弯曲的影响，其应力为材料为Q345B，稳定性满足要求。三、下弦杆强度、刚度、稳定性校核1、截面性质计算2、下弦杆强度、刚度及稳定性计算由于在本计算中，风载荷认为只作用于水平桁架内，所以侧面桁架内杆件的强度不受风载影响，所以对于下弦杆和侧面桁架内的腹杆，组合1和组合2计算强度相同。组合1、组合2：从桁架影响线图可以看出，对于下弦杆而言，当小车一车轮位于7点，另一车轮位于7点右边1.81m处时，下弦杆K-L与L-M内轴力相等且最大，即下弦杆内应力最大；但是杆件K-L杆长为2.1m长于杆件L-M的1.94m，考虑局部弯曲的影响，因此选择杆件K-L进行强度校核，并且因为下弦杆所受内轴力为轴向拉应力，所以不校核其稳定性。a、强度校核杆件K-L内轴力为：取下弦杆管截面积的一半(根据叠加原理，下弦杆承受来自两个侧面桁架的内力，可用截面积的一半承受来自一个侧面桁架计算所受的内力)杆件K-L内最大内应力为材料为Q345B，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。组合3、(1)动态试验工况：a、强度校核杆件K-L内轴力为：杆件K-L内最大内应力为下弦杆材料为Q345B，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。(2)静态试验工况：a、强度校核：杆件K-L内轴力为：杆件K-L内最大内应力为材料为Q345B时，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。四、侧面桁架斜腹杆的强度、刚度、稳定性校核(一)侧面桁架平面斜腹杆1、截面性质计算2、强度、刚度、稳定性校核、受拉斜腹杆因桥架水平方向的载荷都作用在水平桁架上，因此只考虑自重载荷和起升载荷，组合1和组合2合并计算；从桁架影响线图可以看出，当小车一车轮位于13点，另一车轮位于13点左边1.81m处时，斜腹杆W-14内轴力最大且受拉；所以选择W-14杆进行强度校核；组合1和组合2、a、强度校核：杆件W-14内轴力为：杆件W-14内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。组合3、(1)动态试验工况：a、强度校核：杆件W-14内轴力为：杆件W-14内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。(2)静态试验工况：杆件W-14内轴力为：a、强度校核：杆件W-14内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。-1、受压斜腹杆1从侧面桁架斜腹杆的影响线可以看出，当小车满载一轮位于2点，另一轮位于2点右侧1.81m时，斜腹杆A-2()内轴力最大，所以取斜腹杆A-2进行强度校核：组合1、组合2、杆件A-2：a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。组合33.1、动态试验工况，杆件A-2：a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。3.2、静态试验工况，此时同样取杆件A-2进行强度校核：a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。-2、受压斜腹杆2：由于斜腹杆C-3为受压杆，且长度较长，有必要对其稳定性进行校核。从侧面桁架斜腹杆的影响线可以看出，当小车满载一轮位于3点，另一轮位于3点右侧1.81m时，斜腹杆C-3()内轴力最大，取C-3进行校核：组合1、组合2、杆件C-3：a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性基本满足要求。组合33.1、动态试验工况 ，此时同样取杆件C-3进行强度校核。a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。3.2、静态试验工况，对杆件C-3进行强度校核：强度校核材料为20钢，强度满足要求。刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。(二)侧面桁架平面斜腹杆1、截面性质计算2、强度、刚度、稳定性校核、受拉斜腹杆从桁架影响线图可以看出，当小车一车轮位于4点右边2.1m，另一车轮位于该处右边1.81m处时，斜腹杆4-G()内轴力最大且受拉；所以选择4-G杆进行强度校核；组合1和组合2、a、强度校核：杆件4-G内轴力为：杆件W-14内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。组合3、(1)动态试验工况：a、强度校核：杆件4-G内轴力为：杆件4-G内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。(2)静态试验工况：杆件4-G内轴力为：a、强度校核：杆件4-G内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。、受压斜腹杆从侧面桁架斜腹杆的影响线可以看出，当小车满载一轮位于5点，另一轮位于5点右侧1.81m时，斜腹杆G-5()内轴力最大，所以取斜腹杆G-5进行强度校核：组合1、组合2、杆件G-5：a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。组合33.1、动态试验工况，此时同样取杆件G-5进行强度校核。a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。3.2、静态试验工况，此时同样取杆件G-5进行强度校核：a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。五、侧面桁架直腹杆的强度、刚度、稳定性校核1、截面性质计算2、强度、刚度、稳定性校核因桥架水平方向的载荷都作用在水平桁架上，因此只考虑自重载荷和起升载荷，组合1和组合2合并计算；从桁架影响线图可以看出，对于直腹杆而言，当小车一车轮位于极限位置13点，另一车轮位于13点左边1.81m处时，杆件14-X内部轴力最大，为压应力；所以选择杆件14-X进行强度校核；组合1和组合2、a、强度校核：杆件14-X内轴力为：杆件14-38内最大内应力为材料为20钢时，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢，稳定性满足要求。组合3、(1)动态试验工况：a、强度校核：杆件14-X内轴力为：杆件14-38内最大内应力为所以强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为材料为20钢时，刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢，稳定性满足要求。(2)静态试验工况：a、强度校核：杆件14-X内轴力为：杆件14-X内最大内应力为材料为20钢时，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢，稳定性满足要求。六、水平平面斜腹杆的强度、刚度、稳定性校核1、截面性质计算2、强度、刚度、稳定性校核、受拉斜腹杆桥架水平方向的载荷只有大车起制动时主梁自重以及起升载荷所产生的惯性力以及主梁和起升载荷产生的风载，所以组合3时起升载荷与主梁自重载荷对斜腹杆强度的影响不予考虑，仅校核组合1、组合2时斜腹杆的强度；从桁架影响线图可以看出，对于斜腹杆而言，当小车一车轮位于13点，另一车轮位于13点左边1.81m处时，斜腹杆37-14()内轴力最大，为拉应力；所以选择37-14杆进行强度校核；组合1a、强度校核：杆件37-14内轴力为：杆件37-14内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。组合2、杆件37-14内轴力为：a、强度校核：杆件37-14内最大内应力为材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。、受压斜腹杆从侧面桁架斜腹杆的影响线可以看出，当小车满载一轮位于12点，另一轮位于12点左侧1.81m时，斜腹杆12-37()内轴力最大且受压，所以取斜腹杆12-37进行强度校核：组合1、a、强度校核材料为20钢，强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要求。组合2杆件12-37内轴力为：a、强度校核：杆件12-37内最大内应力为材料为20钢，所以强度满足要求。b、刚度校核杆件的长细比为所以刚度满足要求。c、稳定性校核由于，查表知材料为20钢时，稳定性满足要